JP2010248811A - 二重管式杭頭構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管杭の頭部に外管を挿入した二重管式杭頭構造において、鋼管杭と外管の間に高ヤング率の物質を充填して、鋼管杭の頭部と外管を一体化して鋼管杭の頭部の強度を向上させること。
【解決手段】鋼管杭１１の頭部に外管１２を挿入して鋼管杭１１と外管１２の間にグラウト材１３を充填してある。グラウト材１３を充填した鋼管杭１１と外管１２の一部は、フーチング１４のコンクリートに埋没してある。固化したグラウト材１３は、コンクリートよりもヤング率が大きくなるから、鋼管杭１１と外管１２は、一体的に強固に結合する。したがって鋼管杭１１の頭部は、水平力の耐力が大幅に向上する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、基礎杭における二重管式杭頭構造に関する。

従来地震時の水平耐力を大きくするため、鋼管杭の頭部に鋼管杭より大径の外管（外側の管）を挿入し、鋼管杭と外管の間に充填材を充填した二重管式杭頭構造が提案されている（特許文献１，２参照）。
図２は、従来の二重管式杭頭構造の管軸方向の断面を示す。
特許文献１には、図２において、鋼管杭３１の頭部に外管３２を挿入し、鋼管杭３１と外管３２の間に充填材３３を充填した二重管式杭頭構造が示されている。充填材３３には、ヤング率がフーチング３５のコンクリートよりも低い、ヤング率１０〜１００００Ｎ／ｍｍ²の物質（例えばヤング率７０Ｎ／ｍｍ²のソイルセメント）を用いている。因みにフーチング３５のコンクリートのヤング率は、２５０００Ｎ／ｍｍ²程度である。なお鋼管杭３１の頭部と外管３２の頭部には、フーチング３５のコンクリートに埋没する鉄筋３４１，３４２を取付けてある。
特許文献２には、図２において、外管３２の上端を鋼管杭３１の上端より高く（地上方向に高く）設定するとともに、外管３２の上端をフーチング３５のコンクリート中に埋没し、鋼管杭３１の頭部の内部にフーチング３５のコンクリートを充填し、鋼管杭３１の頭部と外管３２の間にソイルセメントを充填した二重管式杭頭構造が示されている。なお鋼管杭３１の頭部と外管３２の頭部には、フーチング３５のコンクリートに埋没する鉄筋３４１，３４２を取付けてある。

特開２００９−４６８７９号公報 特開２００９−４６８８１号公報

従来の二重管式杭頭構造の場合、地震により水平方向（鋼管杭３１の管軸に直交する方向）の力が発生すると、その水平力は、まず外管３２に伝わり、充填材３３を介して鋼管杭３１に伝わる。したがって充填材のヤング率が１０〜１００００Ｎ／ｍｍ²程度の場合、鋼管杭３１と外管３２は、水平方向の力が加わると別々に動くため杭頭の強度が低下する。また鋼管杭３１の頭部は、その頭部に取付けた鉄筋３４２の一部がフーチング３５に埋没するだけであるから、フーチング３５に対する強度が低い。
本願発明は、従来の二重管式杭頭構造の前記問題点に鑑み、従来の二重管式杭頭構造よりも強度の高い二重管式杭頭構造を提供することを目的とする。

本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の二重管式杭頭構造は、外管を挿入した鋼管杭の頭部と外管の間に充填材を充填した二重管式杭頭構造において、鋼管杭の頭部と外管の間にグラウト材を充填し、グラウト材を充填した鋼管杭の頭部と外管の一部をフーチングのコンクリートに埋没してあることを特徴とする。
請求項２に記載の二重管式杭頭構造は、請求項１に記載の二重管式杭頭構造において、前記グラウト材は、外管の上端まで充填してあり、鋼管杭の上部の高さは、外管の上端と同じか、外管の上端よりも高いことを特徴とする。
請求項３に記載の二重管式杭頭構造は、請求項１又は請求項２に記載の二重管式杭頭構造において、鋼管杭の内部に鋼管杭の上端から鋼管杭の外径の約２倍の深さまでフーチングのコンクリートを充填してあることを特徴とする。

本願発明は、鋼管杭の頭部と外管の間にグラウト材を充填して鋼管杭の頭部と外管を一体的に強固に結合してあるから、鋼管杭の頭部と外管は、水平方向の力が加わったとき一体的に動き、従来のように両者が別々に動くことがないから、杭頭の強度は大幅に向上する。また鋼管杭の頭部と外管をグラウト材により一体化したことにより、鋼管杭は、実質的に頭部の外径を大きくし（或いは頭部を太くし）、かつ肉厚にした構造と同じ構造になるから、頭部の強度が大幅に向上する。
本願発明は、グラウト材を充填した鋼管杭の頭部と外管をフーチングのコンクリート中に埋没してあるから、鋼管杭の頭部と外管は、フーチングとの結合強度が高くなるが、その結合強度は、鋼管杭の頭部と外管をグラウト材により一体化したことにより一層高くなる。また鋼管杭の頭部と外管の頭部に鉄筋を取付けてフーチングのコンクリートに埋没する必要がないから、施工が容易になる。
本願発明は、鋼管杭の頭部の内部にフーチングのコンクリートを鋼管杭の外径の約２倍充填してあるから、根入れが大きくなり、グラウトによる鋼管杭の頭部と外管の一体化の効果と相俟ってフーチングとの結合強度が一層向上する。

図１は、本願発明の実施例に係る二重管式杭頭構造の構成を示す。 図２は、従来の二重管式杭頭構造の構成を示す。

本願発明者は、二重管式杭頭構造の充填材について種々実験した結果、充填材は、コンクリートよりもヤング率が高い物質を用いて結合すると、鋼管杭と外管が一体的に結合するため、二重管式杭頭構造の強度が、大幅に向上することを突き止めた。コンクリートよりもヤング率の高い物質としては、グラウト材（例えばモルタル）が適していることも分かった。因みにコンクリートのヤング率は、２５０００Ｎ／ｍｍ²程度である。グラウト材は、モルタル系の外に合成樹脂系も用いることができる。
鋼管杭と外管は、両者の間にグラウト材を充填して固化させると両者は一体的に強固に結合するため、鋼管杭と外管に水平方向の力が加わったとき両者は一体的に動き、従来のように別々に動くことがないから、杭頭の強度が大幅に向上する。そして鋼管杭は、鋼管杭の頭部と外管をグラウト材により一体化したことにより、実質的に頭部の外径を大きくし（或いは頭部を太くし）、かつ肉厚にした構造と同じ構造になるから強度が大幅に向上する。
また鋼管杭の上端は、外管の上端と同じ高さか、外管の上端よりも高く（地上側へ高く）設定してあり、グラウト材は、外管の上端まで充填してある。そしてグラウト材を充填した鋼管杭の頭部と外管の頭部は、フーチングのコンクリート中に埋没してある。したがって鋼管杭の頭部と外管は、フーチングとの結合強度が大幅に向上する。

図１は、実施例に係る二重管式杭頭構造の構成を示す。
鋼管杭１１の頭部に内径が鋼管杭１１の外径よりも大きい外管１２を挿入し、両者の間にグラウト材１３を注入し充填してある。鋼管杭１１の頭部と外管１２は、グラウト材１３によって一体的に強固に結合するから、前記のように杭頭の強度が大幅に向上するとともに、実質的に杭頭の外径を大きくしたのと同様の効果を奏する。
鋼管杭１１の上端は、外管１２の上端と同じ高さか、外管１２の上端よりもＨ２高く（地上側へ高く）設定してある。またグラウト材１３は、外管１２の上端まで充填してあり、鋼管杭１１の頭部の内部には、フーチング１４のコンクリートを注入して充填する。そのコンクリートの高さ（深さ）Ｈ１は、鋼管杭１１の外径Ｄ１の約２倍程度でよい。鋼管杭１１の頭部の内部にコンクリートを充填すると、コンクリートの飲み込み量が大きくなり、いわゆる根入れが大きくなって強度が向上する。
グラウト材１３を充填した鋼管杭１１の頭部と外管１２の一部は、フーチング１４のコンクリート中に埋没している。グラウト材１３により一体化した鋼管杭１１の頭部と外管１２をフーチング１４のコンクリート中に埋没すると、鋼管杭１１の頭部と外管１２は、フーチング１４との結合強度が一段と向上する。

二重管式杭頭構造の施工は、まず鋼管杭１１を地中に打ち込み、次に鋼管杭１１の頭部に外管１２を挿入して打ち込み、鋼管杭１１と外管１２の間にグラウト材１３を注入して充填する。グラウト材１３は、液状であるから容易に注入することができる。次に鋼管杭１１の頭部と外管１２の一部が埋没するようにコンクリートを打設してフーチング１４を構築する。
本実施例は、鋼管杭１１と外管１２の頭部にフーチング１４に埋設する鉄筋を取付ける必要がないから施工時の作業が簡単になる。

１１ 鋼管杭
１２ 外管
１３ 充填材（グラウト材）
１４ フーチング

Claims (3)

1. 外管を挿入した鋼管杭の頭部と外管の間に充填材を充填した二重管式杭頭構造において、鋼管杭の頭部と外管の間にグラウト材を充填し、グラウト材を充填した鋼管杭の頭部と外管の一部をフーチングのコンクリートに埋没してあることを特徴とする二重管式杭頭構造。
2. 請求項１に記載の二重管式杭頭構造において、前記グラウト材は、外管の上端まで充填してあり、鋼管杭の上部の高さは、外管の上端と同じか、外管の上端よりも高いことを特徴とする二重管式杭頭構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の二重管式杭頭構造において、鋼管杭の内部に鋼管杭の上端から鋼管杭の外径の約２倍の深さまでフーチングのコンクリートを充填してあることを特徴とする二重管式杭頭構造。

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